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本论文研究的内容是利用肿瘤细胞微环境的特点设计小分子荧光探针。这些荧光探针的光谱性质随着肿瘤细胞微环境的变化而变化,从而实现对肿瘤细胞成像和早期诊断。本论文主要分成两个部分:在第一部分中,我们设计合成了4个基于1,8-萘二酰胺类的pH和乏氧双响应探针,其中探针2-3d实现了对硝基还原酶和pH的双重响应。在中性正常条件下,吗啡啉会和硝基苯对荧光团有光诱导电子转移(PET)效应导致2-3d几乎没产生荧光(Ф=0.10)。;在酸性正常条件下,吗啡啉被质子化,只有硝基苯部分产生PET效应,体系显示出中等强度的蓝色荧光(Ф=0.11);在中性乏氧条件下,过量表达的硝基还原酶还原硝基苯发生多米诺反应使硝基苯部分脱除,只有吗啡啉部分产生PET效应,体系显示出中等强度的绿色荧光(Ф=0.10);在酸性乏氧条件下,硝基苯部分脱除,吗啡啉也被质子化,完全阻断了PET效应,体系显示出很强的绿色荧光(Ф=0.78)。所以2-3d实现了pH和乏氧的双重检测,并可以加以区分。另外,我们通过细胞成像研究发现2-3d可以穿透细胞膜,并可以用于乏氧和pH的双重成像研究。近红外(Near Infraed,NIR)荧光团其发射波长在650~900nm区域甚至更高,在生物成像领域具有明显的优势,例如降低生物本身的背景荧光干扰有效减少光散射和光损伤,提高机体组织的穿透能力等。因此,在第二部分中我们以近红外荧光团花菁染料为母体,吗啡啉为识别基团设计合成了脂溶性探针Lyso-Cy7和水溶性探针Lyso-Cy7-SO3。我们通过对它们的光谱性质研究发现两个探针对pH都有较好的响应变化,它们的p Ka分别为4.97和4.70。我们通过两个探针和商业化的溶酶体探针共成像,发现探针可以用于细胞的溶酶体的定位。